新規な超音波エコー信号処理によるＨＩＦＵ治療効果判定とＨＩＦＵ治療システムの研究

基于新型超声回波信号处理的HIFU治疗效果判定及HIFU治疗系统研究

基本信息

批准号：
13J03112
负责人：
高木亮
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、超音波診断画像（B-mode像）を構成する超音波の送受波信号をもとに、HIFU治療によって生じる温度上昇とそれに伴う治療領域の判定をリアルタイムに行う、超音波モニタリングシステムを構築することである。HIFU治療の熱変性を超音波信号のみで行うため、本研究では異なる時間の超音波画像間の相互相関分布（相関マップ）をとることにより評価する方法を提案した。現在の超音波ガイドHIFU治療において、HIFUの高強度超音波成分とイメージング用の低強度超音波成分との干渉を避けるため、一旦HIFU照射を止めて超音波画像を取得し、治療部位のモニタリングを行っている。しかし現状の方法では、HIFU照射時の1msスケールの組織変化をモニタリングすることができない。つまり現状の方法では本当の意味でのリアルタイムな組織変化をモニタリングすることができない。そこで、私はHIFU照射を止めることなく超音波画像を取得し、HIFU成分のみを除去する新手法を提案した。具体的には、超音波画像が構成される（ビームフォーミング）前のデータからHIFU成分の信号を取り除く信号処理を行うことにより、組織成分の信号は残したままHIFU成分のみを除去することに成功した。さらにHIFU成分のみを除去した超音波画像から先に述べた相関マップを作成し、HIFU治療による加熱凝固領域の推定にも成功した。この新手法は、超音波ガイドHIFU治療のリアルタイムモニタリング手法としてリアルタイムに組織の状態を確認できるという点において非常に画期的な方法であり、実用上も有用な方法であると考えられる。

这项研究的目的是建立一个超声监测系统，该系统基于HIFU处理引起的温度升高以及基于超声传播和接收信号的实时确定，该温度升高和相关的处理区域构成了超声诊断图像（B模式图像）。由于仅使用超声信号进行HIFU处理的热变性，因此本研究提出了一种通过在不同时间之间在超声图像之间拍摄互相关分布（相关图）来评估结果的方法。在当前的超声引导的HIFU处理中，为了避免HIFU的高强度超声组件与用于成像的低强度超声组件之间的干扰，停止了HIFU照射，并获得了超声图像，并监测了处理位点。但是，当前方法无法在HIFU照射后监测1ms尺度的组织变化。换句话说，当前的方法无法真正监视实时的组织变更。因此，我提出了一种新的方法来获取超声图像，而无需停止HIFU照射并仅删除HIFU组件。具体而言，通过执行信号处理以在构造超声图像之前从数据中删除HIFU组件信号（波束形成），仅成功删除了HIFU组件，同时仍保留了组织组件的信号。此外，上述相关图是由仅去除HIFU组件的超声图像创建的，并且上述相关图也成功地估计了使用HIFU处理的加热凝结区。这种新方法是一种非常突出的方法，可以实时检查组织状态，作为一种超声引导HIFU处理的实时监测方法，被认为是一种实用且有用的方法。